擠密樁法之石灰樁清楚明了

山東科技大學(xué)王清標(biāo)17擠密樁法7.1概述7.2碎石樁和砂樁7.3石灰樁7.4灰土擠密樁和土擠密樁山東科技大學(xué)王清標(biāo)27.3石灰樁一石灰樁概念與適用范圍

以生石灰為主要固化劑與粉煤灰或火山灰、爐渣、礦渣、粘性土等摻合料按一定的比例均勻混合后，在樁孔中經(jīng)機(jī)械或人工分層振壓或夯實(shí)所形成的密實(shí)樁體。石灰樁與經(jīng)改良的樁周土共同組成石灰樁復(fù)合地基。在生石灰塊中摻人粉煤灰所形成的樁被稱為“二灰樁”，摻入砂子的樁被稱為“石灰砂樁”。

石灰樁徑200～400mm，樁長(zhǎng)不超過35m。但在日本加固深度可達(dá)60m，成柱直徑800～1750mm。山東科技大學(xué)王清標(biāo)3按用料和施工工藝將石灰樁可分為以下三大類：

（1）石灰樁法（石灰塊灌人法）可在生灰塊中摻人粉煤灰和火山灰，配合比8∶2或7∶3。

（2）石灰柱法（粉灰攪拌法）是粉體噴射攪拌法的一種，所用的原材料是石灰粉。

（3）石灰漿壓力噴注法采用壓力將石灰漿或石灰—粉煤灰（二灰）漿噴射注于地基土的孔隙內(nèi)或預(yù)先鉆進(jìn)樁孔內(nèi)，使灰漿在地基土中擴(kuò)散和硬凝，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層。山東科技大學(xué)王清標(biāo)4適用范圍：石灰樁法適用于處理飽和粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土和雜填土等地基；用于地下水位以上的土層時(shí)，宜增加摻合料的含水量并減少生石灰用量，或采取土層浸水等措施。采用石灰樁法，可提高地基的承載力，減少沉降量，提高穩(wěn)定性。山東科技大學(xué)王清標(biāo)5二、石灰樁加固機(jī)理CaO+H2O=Ca(OH)2

1、反應(yīng)過程吸水一、石灰樁反應(yīng)及特征（1）CaO水化吸水。（2）水化后的熟石灰處于干燥狀態(tài)，也吸收一部分水分；（3）約束壓力增大，吸水量減小，50kPa圍壓下，1kgCaO吸水0.8～0.9kg。山東科技大學(xué)王清標(biāo)63、體積顯著增大CaO水化生成Ca(OH)2后，固相體積比CaO固相體積增大99%，將近一倍。2、生石灰的水化反應(yīng)為放熱反應(yīng)生石灰在水化過程中，要產(chǎn)生熱量，1kg的CaO能放出1160焦耳的熱量，熱量使地基土溫度升高，產(chǎn)生汽化脫水現(xiàn)象，降低地基土的含水量，從而減少土的孔隙比。山東科技大學(xué)王清標(biāo)7二加固機(jī)理（一）樁間土作用（1）成孔擠密

（2）膨脹擠密生石灰吸水膨脹，使樁間土產(chǎn)生擠壓力。生石灰愈細(xì)，膨脹就愈小。自然狀態(tài)下熟化后其體積增到原來的1.5～3.5倍。

振動(dòng)沉管法對(duì)樁間土體有擠密作用。但對(duì)于飽和軟粘土，會(huì)造成土體結(jié)構(gòu)的破壞，成樁后使地面隆起，所以用人工成孔法或鉆孔施工方法成孔。成孔后灌入生石灰后吸水膨脹，使樁間土受到強(qiáng)大的擠壓力，這對(duì)樁間土的擠密起主導(dǎo)作用。山東科技大學(xué)王清標(biāo)8水化產(chǎn)物對(duì)土顆粒產(chǎn)生膠結(jié)作用，從而使土聚集，體積增大，并趨于緊密。（3）脫水?dāng)D密軟粘土的含水量一般為40%～80%，1kg生石灰的消解反應(yīng)要吸收0.32kg的水。實(shí)測(cè)樁土的溫度在50°C以上，使土產(chǎn)生一定的汽化脫水。1、CaO水化反應(yīng)要吸收較多的水2、升溫汽化現(xiàn)象，使地基中的含水量下降，孔隙比（e）減小，樁間土抗剪強(qiáng)度τf提高，一般提高15%～20%。（4）膠凝作用（5）置換作用：石灰樁樁體比樁間土強(qiáng)度大，置換后形成復(fù)合地基。（6）排水固結(jié)作用：石灰樁的滲透系數(shù)較大；樁間距較??；水平排水路徑很短。------具有較好的排水固結(jié)作用。（7）加固層的減載作用：石灰樁的密度為8KN/m，顯著小于土的密度。山東科技大學(xué)王清標(biāo)9山東科技大學(xué)王清標(biāo)10（二）樁身作用生石灰樁具有一定的強(qiáng)度和剛度，可以提高地基的承載力和改善地基的變形特征。上覆壓力越大，齡期越長(zhǎng)，樁身強(qiáng)度越高上覆壓力抗壓強(qiáng)度上覆壓力膨脹率齡期抗壓強(qiáng)度樁身強(qiáng)度和膨脹率即吸水量有關(guān)，吸水量過大，會(huì)導(dǎo)致樁自身的軟化山東科技大學(xué)王清標(biāo)11（三）復(fù)合地基作用復(fù)合地基承載力由三部分組成樁身強(qiáng)度、樁間土、樁周硬殼層

硬殼層的形成需要一個(gè)長(zhǎng)期的過程，設(shè)計(jì)時(shí)一般不作考慮而作為安全儲(chǔ)備。石灰樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比一般為2.5～5.0對(duì)石灰樁復(fù)合地基的要求既能把樁周土中的水吸干，又能防止樁自身的軟化。

在采取了防止樁身軟化措施后，樁身可以有較高的強(qiáng)度,抗壓強(qiáng)度在400～500kPa,因此在復(fù)合地基中起主導(dǎo)作用。山東科技大學(xué)王清標(biāo)12三設(shè)計(jì)計(jì)算1）樁體摻合料配合比

生石灰與摻合料的體積比可選用1:1或1:2，對(duì)于淤泥、淤泥質(zhì)土等軟土可適當(dāng)增加生石灰用量，樁頂附近生石灰用量不宜過大。當(dāng)摻石膏和水泥時(shí)，摻加量為生石灰用量的3%～10%。2）樁徑、樁距及布樁石灰樁成孔直徑300～400mm，可按等邊三角形或矩形布樁，樁中心距可取2～3倍成孔直徑。石灰樁可僅布置在基礎(chǔ)底面下，當(dāng)基底土的承載力特征值小于70kPa時(shí)，宜在基礎(chǔ)以外布置1～2排圍護(hù)樁。山東科技大學(xué)王清標(biāo)133）樁長(zhǎng)加固目的是為了減少沉降，或?yàn)榻鉀Q深層滑動(dòng)問題，需較長(zhǎng)的樁。采用洛陽鏟成孔，樁長(zhǎng)不宜超過6m；機(jī)械成孔管外投料時(shí)，樁長(zhǎng)不宜超過8m；螺旋鉆成孔及管內(nèi)投料時(shí)可適當(dāng)加長(zhǎng)。4）承載力計(jì)算山東科技大學(xué)王清標(biāo)14灰樁在軟土中樁身強(qiáng)度多在0.3～1.0MPa之間,強(qiáng)度較低。復(fù)合地基承載力特征值不宜超過160kPa。山東科技大學(xué)王清標(biāo)155）沉降計(jì)算石灰樁復(fù)合土層壓縮模量宜通過樁身及樁間土壓縮試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按下式估算：山東科技大學(xué)王清標(biāo)16四施工技術(shù)1）材料選用石灰材料應(yīng)選用新鮮生石灰塊，有效氧化鈣含量不宜低于70%，粒徑不應(yīng)大于70mm，含粉量（即消石灰）不宜超過15%。摻合料應(yīng)保持適當(dāng)?shù)暮?，使用粉煤灰或爐渣時(shí)含水量宜控制在30%左右。

2）施工順序在加固范圍內(nèi)施工時(shí)，先外排再內(nèi)排；先周邊后中間；單排樁應(yīng)先施工兩端后中間，并按每間隔1～2孔的施工順序進(jìn)行，不允許由一邊向另一邊平行推移。如對(duì)原建筑物地基加固，其施工順序應(yīng)由外及里地進(jìn)行；如臨近建筑物或緊貼水源邊，可先施工部分“隔斷樁”將其施工區(qū)隔開；對(duì)很軟粘性土地基，應(yīng)先在較大距離打石灰樁，過28d后再按設(shè)計(jì)間距補(bǔ)樁。山東科技大學(xué)王清標(biāo)17

3）成孔方法可采用洛陽鏟或機(jī)械成孔。機(jī)械成孔分為沉管、沖擊、螺旋及爆破成孔等。

（1）沉管法：沉孔最大深度不超過8m。（2）沖擊法：用沖擊鉆機(jī)將0.6～3.2t錐形鉆頭提升0.5～2.0m高度后自由落下，反復(fù)沖擊，使土層成孔?？讖酱?，孔深不受限制。（3）螺旋鉆進(jìn)法：樁孔深度不受設(shè)備限制。（4）爆破法：其成孔工藝簡(jiǎn)便，不需要打樁機(jī)械，適用于缺少施工機(jī)械的建筑工程場(chǎng)地?？煞譃樗幯鄯ê退幑芊▋煞N施工法。

a藥眼法。此法適用于含水量不超過22%的土層。

b藥管法。此法適用于含水量較大土層。山東科技大學(xué)王清標(biāo)18

4）成樁工藝

可采用管外投料法、管內(nèi)投料法、挖孔投料法成樁。

（1）管外投料法管外投料法成樁工藝流程1.堆放樁料2.成下段孔3.堆填樁料4.成下段孔5.填料6.夯實(shí)成下樁身7.填料8.夯實(shí)9.封頂山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)19管外三投料三法施三工要三點(diǎn)：①灌料三量控三制當(dāng)摻三合料三為粉三煤灰三和煤三渣時(shí)三，樁三料干三密度三達(dá)到10～11三kN／m3，可三保證三樁身三密實(shí)三度。確定三灌料三量時(shí)三，將三計(jì)算三乘以1.三4的壓三實(shí)系三數(shù)（三施工三充盈三系數(shù)三）作三為每三延米三灌料三量。設(shè)計(jì)三樁徑三為樁三管直三徑的1.三2～1.三4倍，三當(dāng)樁三管直三徑較三大時(shí)三，由三于反三插后三拔管三較大三，要三防止三造成三拔管三困難三。②打三樁順三序應(yīng)盡三量采三用封三閉式三打法三，即三從外三圈向三內(nèi)圈三施工三。能三以樁三身重三量增三加覆三蓋壓三力，三減少三地面三隆起三。為避三免生三石灰三膨脹三引起三鄰近三孔的三塌孔三，宜三間隔三施打三。山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)20（2）管三內(nèi)投三料法與振三動(dòng)沉三管施三工法三類似三，管三內(nèi)投三料施三工適三用于三地下三水位三較高三的軟三土地三區(qū)，三不易三形成三樁回三淤而三導(dǎo)致三的樁三身縮三頸、三斷裂三等現(xiàn)三象。（3）挖三孔投三料法利用三洛陽三鏟，三人工三成孔三，投三料夯三實(shí)。待挖三孔驗(yàn)三收合三格后三，用三小型三污水三泵將三孔內(nèi)三水排三干。三樁材三每次三拌合三量為0.三3～0.三4m樁長(zhǎng)三用料三量，三拌均三勻后三灌人三孔內(nèi)三，夯三擊密三實(shí)。工藝三流程三：定三位→三十字三鎬、三鋼釬三或鐵三鍬開三口→三工人三洛陽三鏟成三孔→三孔徑三、孔三深檢三查→三孔內(nèi)三抽水三→孔三口拌三和樁三料→三下料三→夯三實(shí)→三再下三料→三再夯三實(shí)→三封口三填土三→夯三實(shí)。石灰三樁法三施工三圖片山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)21五三提三高石三灰樁三復(fù)合三地基三承載三力途三徑1）提三高樁三身強(qiáng)三度的三方法（1）增三加樁三身的三約束三力，三限制三膨脹①采三用灰三土、三素土三、低三標(biāo)號(hào)三混凝三土以三及其三他不三透水三材料三壓實(shí)三封頂三，利三用施三工機(jī)三械前三進(jìn)式三的打三樁順三序等三均可三增加三限制三膨脹三力的三上覆三壓力三；②保三證填三筑石三灰的三干密三度為11三.6三kN／m3，膨三脹時(shí)三壓力三能達(dá)三到50三kP三a，則三石灰三樁吸三水膨三脹后三的干三密度三能保三持在8.三8～8.三9k三N／m3，能三保證三樁身三不出三現(xiàn)“三軟心三”，三并具三有一三定樁三身強(qiáng)三度。（2）樁三身摻三加活三性材三料主要三是高三硅質(zhì)三材料三，如三火山三灰、三粉煤三灰等三，實(shí)三際工三程中三多用三粉煤三灰。三如果三同時(shí)三再摻三加一三些石三膏、三水泥三或鐵三粉，三效果三可能三更佳三。山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)222）改三善樁三間土三加固三效果三的措三施（1）采三用優(yōu)三質(zhì)生三石灰三是改三善樁三間土三加固三效果三的首三要措三施。（2）增三加石三灰的三置換三率。三常用三的置三換率三在1／11～1／5之間三。（3）在三置換三率相三同的三情況三下，三采取三“細(xì)三而密三”的三布樁三方案三，大三大縮三短樁三間土三的固三結(jié)排三水路三徑，三有利三于樁三間土三的改三善。（4）在三高含三水量三的軟三土中三設(shè)置三排水三砂井三等。山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)23六三質(zhì)三量檢三測(cè)施工三檢測(cè)三宜在三施工7～10三d后進(jìn)三行；三竣工三驗(yàn)收三檢測(cè)三在施三工后28三d后進(jìn)三行。施工三檢測(cè)三可采三用靜三力觸三探、三動(dòng)力三觸探三或標(biāo)三準(zhǔn)貫三入試三驗(yàn)。三檢測(cè)三部位三為樁三中心三及樁三間土三，每三兩點(diǎn)三為一三組。三檢測(cè)三組數(shù)三不少三于總?cè)龢稊?shù)三的1%?；⑷を?yàn)三收時(shí)三，承三載力三檢驗(yàn)三應(yīng)采三用復(fù)三合地三基載三荷試三驗(yàn)。三載荷三試驗(yàn)三數(shù)量三宜為三地基三處理三面積三每20三0m2左右三布置三一個(gè)三點(diǎn)，三每一三單體三工程三不應(yīng)三少于3點(diǎn)。七工程三應(yīng)用三實(shí)例山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)247擠密三樁法7.三1概述7.三2碎石三樁和三砂樁7.三3石灰三樁7.三4灰土三擠密三樁和三土擠三密樁山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)257.三4灰土三擠密三樁和三土擠三密樁一三灰三土擠三密樁三和土三擠密三樁的三概念三與適三用范三圍用灰三土分三層夯三實(shí)的三樁體三，稱三為灰土三擠密三樁；用三素土三分層三夯實(shí)三的樁三體，三稱為土擠三密樁。二三者分三別與三擠密三的樁三間土三組成三復(fù)合三地基三。土樁三和灰三土樁三法具三有原三位處三理、三深層三擠密三、就三地取三材、三施工三工藝三多樣三、施三工速三度快三和造三價(jià)低三廉的三特點(diǎn)三，多三用于三處理三厚度三較大三的濕三陷性三黃土三或填三土地三基，三有顯三著的三技術(shù)三經(jīng)濟(jì)三效益三，在三我國(guó)三西北三和華三北等三地區(qū)三已廣三泛應(yīng)三用。20世紀(jì)60年代三中期三，西三安地三區(qū)為三解決三雜填三土地三基的三深層三處理三問題三，在三土樁三擠密三法的三基礎(chǔ)三上試三驗(yàn)成三功于三灰土三樁擠三密法三，并三自20世紀(jì)70年代三初起三逐步三推廣三應(yīng)用三。山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)26適用三范圍三：灰土三擠密三樁法三和土三擠密三樁法三適用三于處三理地三下水三位以三上的三濕陷三性黃三土、三素填三土和三雜填三土等三地基三，可三處理三地基三的深三度為5～15三m。當(dāng)以三消除三地基三上的三濕陷三性為三主要三目的三時(shí)，三宜選三用土三擠密三樁法三。當(dāng)以三提高三地基三土的三承載三力或三增強(qiáng)三其水三穩(wěn)性三為主三要目三的時(shí)三，宜三選用三灰土三擠密三樁法三。山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)27二三加固三機(jī)理1）擠三密作三用2）灰三土性三質(zhì)作三用灰土三樁是三用石三灰和三土按三一定三體積三比例三（2:三8或3:三7）拌三和，三這種三材料三在化三學(xué)性三能上三具有氣硬三性和三水硬三性，使三灰土三逐漸三增加三強(qiáng)度三。3）樁三體作三用灰土三樁變?nèi)文Ｈ縀0=4三0～20三0M三Pa，相三當(dāng)于三夯實(shí)三素土三的2～10倍。三總荷三載的三一半三由灰三土樁三承擔(dān)三。三設(shè)計(jì)三計(jì)算山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)28四三施三工技三術(shù)1）成三孔技三術(shù)應(yīng)按三設(shè)計(jì)三要求三、成三孔設(shè)三備、三現(xiàn)場(chǎng)三土質(zhì)三和周三圍環(huán)三境等三情況三，選三用沉三管（三振動(dòng)三、錘三擊）三、沖三擊或三爆擴(kuò)三等方三法進(jìn)三行成三孔。成孔三時(shí)，三地基三土宜三接近三最優(yōu)三（或三塑限三）含三水量三，當(dāng)三土的三含水三量低三于12三%時(shí)，三宜對(duì)三擬處三理范三圍內(nèi)三的土三層進(jìn)三行增三濕。山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)29增濕三土的三加水三量估三算：應(yīng)于三地基三處理三前4～6d，將三需增三濕的三水通三過一三定數(shù)三量和三一定三深度三的滲三水孔三，均三勻地三浸入三擬處三理范三圍內(nèi)三的土三層中三。山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)302）樁三孔填三夯（1）填三料選三配①素三土：三土料三宜選三用純?nèi)齼舻娜S土三、一三般粘三性土三或Ip>4的粉三土，三有機(jī)三質(zhì)含三量不三得超三過5%，也三不得三含有三雜土三、磚三瓦塊三、石三塊、三膨脹三土、三鹽漬三土和三凍土三塊等三。土三塊的三粒徑三不宜三大于15三mm。②石三灰：三應(yīng)選三用新三鮮的三消石三灰，三顆粒三直徑三不得三大于5m三m。石三灰的三質(zhì)量三不應(yīng)三低于Ⅲ級(jí)標(biāo)三準(zhǔn)，三活性Ca三O和Mg三O的含三量（三按干三重計(jì)三）不三少于50％。③灰三土：三配合三比為三體積三比2:三8或3:三7?；彝寥淖钊齼?yōu)含三水量三一般三為21％～26％，三而素三土的三最優(yōu)三含水三量多三數(shù)在20％以三下，三兩者三相差三懸殊三。拌三和中三需加三入適三量水三才能三使灰三土接三近其三最優(yōu)三含水三量。山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)31②卷揚(yáng)三機(jī)提三升式三夯實(shí)三機(jī)錘重三可達(dá)45三0k三g，落三距為1～3m。夯三擊能三量大三，一三次可三填入三較多三的土三料，三夯實(shí)三效果三較好三，但三需人三工操三作。錘重三不宜三小于10三0k三g。夯三錘最三大直三徑比三樁孔三直徑三小10三0～16三0m三m。填料三時(shí)每三一锨三料夯三擊一三次或三二次三，夯三擊25～30次/m三in，長(zhǎng)三為6m的樁三孔在15～20三mi三n內(nèi)夯三擊完三成。（2）填三料夯三實(shí)①偏三心輪三夾桿三式夯三實(shí)機(jī)1.機(jī)架2.鑄鋼三夯錘三，重45三0k三g3.三1.三0t卷揚(yáng)三機(jī)4.樁孔卷揚(yáng)三機(jī)提三升式三樁孔三機(jī)山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)32（3）填三夯質(zhì)三量檢三查樁孔三填夯三的質(zhì)三量是三保證三地基三處理三技術(shù)三效果三的重三要因三素，三應(yīng)采三取隨三即的三方法三抽樣三檢查三，抽三查的三數(shù)量三不得三少于三樁孔三總數(shù)三的2%。常用三的樁三孔填三夯質(zhì)三量檢三測(cè)方三法有三：①輕三便觸三探檢三測(cè)法②小三環(huán)刀三深層三取樣三檢測(cè)三法③開三剖取三樣檢三測(cè)法④夯三擊能三控制三檢測(cè)三法山東三科技三大學(xué)三王三清標(biāo)333）施三工技三術(shù)要三求（1）成三孔和三孔內(nèi)三回填三夯實(shí)三的施三工順三序，三當(dāng)整三片處三理時(shí)三，宜三從里三（或三中間三）向